Things we knew, things we did… Things we have learnt, things we should do Melatonin a časový systém lidského organismu Helena Illnerová Fyziologický ústav AV ČR, v.v.i.

2 Čas v organismu Čas lineární Čas cyklický: rytmy ultradiánní cirkadiánní infradiánní

3 Rytmy cirkadiánní  ve spánku a bdění  v tělesné teplotě  ve výkonu  v tvorbě a uvolňování hormonů  v aktivitách enzymů  ve složení tělních tekutin  v zapínání a vypínání genů

4

5 Subjektivní den-subjektivní noc Na počátku subjektivní noci:  vzrůstá ospalost  vzrůstá tvorba a uvolňování melatoninu  klesá tělesná teplota Před koncem subjektivní noci:  vzrůstá tvorba a uvolňování kortisolu  klesá tvorba a uvolňování melatoninu  vzrůstá tělesná teplota

6 Synchronizace (nastavení) cirkadiánních rytmů Synchronizátory: světlo melatonin fyzická aktivita

7 Synchronizace světlem  Světlo v první polovině noci zpožďuje fázi cirkadiánních rytmů.  Světlo ve druhé polovině noci způsobuje předběhnutí fáze cirkadiánních rytmů.  Světlo během subjektivního dne nemění fázi rytmů.

8

9

10 Působení světla  Vidění  Tyčinky, čípky  Rhodopsin  Optické dráhy  Zraková kůra  Cirkadiánní synchronizace  Gangliové buňky s melanopsinem  Retinohypothalamický trakt  SCN, jiná místa v mozku

11 Molekulový hodinový stroj  Hodinové geny savců: Per1, Per2, Cry1, Cry2, Bmal1, Clock, CK1E, Rev-erb alpha, Rora  Geny hodinami řízené: stovky; např. AVP, dbp, apod.  Systém positivních a negativních transkripčně- translačních smyček

12 Geneticky podmíněné chronotypy  Skřivánci  Sovy  Rozmezí mezi skřivánky a sovami

13 Hierarchie cirkadiánního systému S C N Světlo Melatonin NPY Glukokortikoidy Omezený příjem potravy ledvinysrdcepankreasplícejátra

14 Cirkadiánní hodiny a tělesné funkce  Cirkadiánní hodiny ovlivňují buněčné dělení: slabý časový systém je rizikem pro nádorová bujení.  Cirkadiánní hodiny ovlivňují metabolismus :zeslabení časového systému je rizikem pro vznik metabolických poruch a obezity.  Cirkadiánní hodiny řídí rytmus spánku a bdění: slabý časový systém vede ke smazávání rozdílu mezi subjektivním dnem a nocí a k poruchám spánku.

15 THE PINEAL GLAND: SEROTONIN N-ACETYLSEROTONIN MELATONIN N-ACETYLTRANSFERASE HYDROXYINDOL-O-METHYL TRANSFERASE

16 Receptory melatoninu  MT 1 : pM  MT 2 : pM  Části mozku: SCN v hypothalamu, mozková kůra, mozeček, mezimozek  Periferní orgány: sítnice, slezina, varlata, artérie, střevo, hladký sval

17 Působení melatoninu  Udává denní čas.  Udává roční dobu.  Nastavuje hodiny v SCN.  Posiluje časový systém.  Zlepšuje kvalitu spánku.  Krátí dobu latence před usnutím.  Roztahuje cévky na končetinách  Potlačuje invazivnost nádorových buněk mamy

18 Doporučení pro podávání melatoninu  Při poruchách spánku: podávat melatonin jednu hodinu před ulehnutím.  Při plné ztrátě vnímání světla: podávat melatonin jednou za 24 hodin ve večerních hodinách.  Při letu na východ: při letu přes více časových pásem podávat melatonin na začátku nové noci.

19 Doporučení pro životní styl  Posilovat časový systém jasným oddělením dne a noci. Vystavovat se intensivnímu dennímu osvětlení.  Dodržovat pravidelnou životosprávu. Konat jednotlivé činnosti v době, kdy je na ně vnitřní časový systém a tudíž i celý organismus připraven.

20 Shrnutí  Biologické hodiny uložené v SCN v hypothalamu řídí denní časový program organismu a koordinují chod periferních hodin.  Hodiny v SCN jsou nastavovány světlem. Hodiny periferní jsou nastavovány z SCN a případně dalšími faktory, např. příjmem potravy.  Silný vnitřní časový systém chrání před spánkovými, onkologickými a metabolickými poruchami.

Things we knew, things we did… Things we have learnt, things we should do Otázky ? ~ Odpovědi !